環(huán)境溫度對水中氨氮測定值的影響

張 微

（山西省太原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山西 太原 030002）

引言

氨氮是指水中以游離氨（NH3）和氨離子（NH4+）形式存在的氮。動物性有機物的含氮量一般較植物性有機物的高。同時，人類糞便中含氮有機物很不穩(wěn)定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量（主要指以氨或氨離子形式存在的化合氨）增高時，當pH 值偏高時，游離氨的比例較高。反之，則氨鹽的比例為高[1]。其主要來源于生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)田排水中含氮有機物的分解。

據(jù)資料顯示，氨氮是長江、黃河、海河和遼河的首要污染物，同時也是珠江和淮河的主要污染物。全國地表水河流控斷面中氨氮劣Ⅴ類斷面占19.2%，全部斷面氨氮平均質(zhì)量濃度為1.9 mg/L，僅達Ⅴ類標準水平。氨氮已超過化學(xué)需氧量成為影響地表水水環(huán)境質(zhì)量的首要指標。初步測算，氨氮排放總量約相當于環(huán)境容量的4 倍左右。氨氮是否納入污染減排約束性指標，直接影響水污染物減排工作的環(huán)境質(zhì)量績效[2]。

水體中氨氮含量過高的話，不管是對人體還是對生態(tài)環(huán)境等都會產(chǎn)生不利影響。在近幾年的環(huán)境質(zhì)量報告書中指出，河流上游的主要污染物有氨氮、石油類、總磷等19 項[3]，所以，日常對地表水水質(zhì)的監(jiān)測工作中，氨氮的測定頻次高、密度大，是一項重要的工作內(nèi)容。

水中的氨氮主要是以游離氨和離子氨形式存在的[4]，兩者的比例取決于水溫和pH 值的影響。當水溫偏高時離子氨的比例較高，反之，則游離氨的比例較高。

在實際操作過程中，標準曲線繪制、空白測定、樣品測定過程中都存在因溫度不同而測定值不同，并且有規(guī)律性的變化的現(xiàn)象。因此，掌握反應(yīng)溫度對氨氮的測定具有重要意義。

1 實驗部分

1.1 納氏試劑比色法

納氏試劑比色法的原理為碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應(yīng)生成淡紅棕色膠態(tài)化合物，其色度與氨氮含量成正比，通常可在波長420 nm 范圍內(nèi)測其吸光度，計算其含量。本法最低檢出質(zhì)量濃度為0.025 mg/L（光度法），測定上限為2mg/L。采用目視比色法，最低檢出質(zhì)量濃度為0.02 mg/L。水樣作適當?shù)念A(yù)處理后，本法可用于地面水、地下水及工業(yè)廢水、生活污水中氨氮的測定。

1.2 實驗使用儀器及試劑

V-5800PC 型可見分光光度計：具20 mm 比色皿；50 mL 具塞比色管若干個；容量瓶、移液管、燒杯、玻璃棒等。

本實驗所用水為無氨水，所用試劑均為分析純。

酒石酸鉀鈉（500 g/L）：稱取50.0g 酒石酸鉀鈉（KNaC4H6O6·4H2O）溶于100 mL 水中，加熱煮沸以驅(qū)除氨，充分冷卻后稀釋至100 mL。酒石酸鉀鈉試劑中銨鹽含量較高時，僅加熱煮沸或加納氏試劑沉淀不能完全除去氨。此時采用加入少量氫氧化鈉溶液，煮沸蒸發(fā)掉溶液體積的20%～30%，冷卻后用無氨水稀釋至原體積。

納氏試劑：稱取15.0 g 氫氧化鉀（KOH），溶于50 mL水中，冷卻至室溫。

稱取5.0 g 碘化鉀（KI），溶于10 mL 水中，在攪拌下，將2.50 g 二氯化汞（HgCl2）粉末分多次加入碘化鉀溶液中，直到溶液呈深黃色或出現(xiàn)淡紅色沉淀溶解緩慢時，充分攪拌混合，并改為滴加二氯化汞飽和溶液，當出現(xiàn)少量朱紅色沉淀不再溶解時，停止滴加。在攪拌下，將冷卻的氫氧化鉀溶液緩慢加入到上述二氯化汞和碘化鉀的混合液中，并稀釋至100 mL，于暗處靜置24 h，傾出上清液，貯于聚乙烯瓶內(nèi)，用橡皮塞或聚乙烯蓋子蓋緊，存放暗處，可穩(wěn)定存放1 個月。為了保證納氏試劑有良好的顯色能力，配制時務(wù)必控制HgCl2的加入量，至微量HgI2紅色沉淀不再溶解時為止。配制100 mL 納氏試劑所需HgCl2與KI 的用量之比約為2.3∶5。在配制時為了加快反應(yīng)速度、節(jié)省配制時間，可低溫加熱進行，防止HgI2紅色沉淀的提前出現(xiàn)。氨氮標準溶液：準確移取10 mL 氨氮標準溶液于500 mL 容量瓶中，定容，得到10 μg/mL 氨氮標準使用液。

1.3 儀器工作條件

工作波長：420 nm；比色皿：20 mm。

1.4 實驗方法

在8 個50 mL 比色管中，分別加入0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 氨氮標準工作溶液，其所對應(yīng)的氨氮含量分別為0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0、100 μg，加水至標線。加入1.0 mL 酒石酸鉀鈉溶液，搖勻，再加入納氏試劑1.5 mL，搖勻。放置10 min 后，在波長420 nm 下，用20 mm 比色皿，以水作參比，測量吸光度。

以空白校正后的吸光度為縱坐標，以其對應(yīng)的氨氮含量（μg）為橫坐標，繪制校準曲線。

2 實驗內(nèi)容

本文對比了環(huán)境溫度為20 ℃～25 ℃（夏季）的高溫環(huán)境和環(huán)境溫度為15 ℃～20 ℃（冬季）的低溫環(huán)境對氨氮空白值、標準曲線a、b 值、加標回收率以及標準樣品值測定的影響。

2.1 校準曲線

分別在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境下各繪制3 條標準曲線進行對比。

取9 個50 mL 具塞比色管，用氨氮標準使用液按表1 制備標準系列。

表1 氨氮標準系列

加水定容至標線。加入1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液，搖勻，再加入納氏試劑1.5 mL，搖勻。放置10 min 后，在波長420 nm 下，用20 mm 比色皿，以水作參比，測量吸光度。

以空白校正后的吸光度為縱坐標，以其對應(yīng)的氨氮含量（μg）為橫坐標，繪制校準曲線，見表2～表7。

表2 標準系列（1）吸光度值（25.0 ℃）

表3 標準系列（2）吸光度值（25.0 ℃）

表4 標準系列（3）吸光度值（24 ℃）

表5 標準系列（4）吸光度值（18.0 ℃）

表6 標準系列（5）吸光度值（17 ℃）

表7 標準系列（6）吸光度值（18 ℃）

2.2 實驗室空白

以去離子水作樣品空白，按照樣品分析的全步驟，分別在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境下各做7 個實驗室空白進行對比，計算平均值、標準偏差等參數(shù)，結(jié)果如表8、表9 所示。

表8 實驗室空白值的測定（25.0 ℃）

表9 實驗室空白值的測定（18.0 ℃）

2.3 標準樣品的測定

按照樣品分析的全步驟，分別在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境中各做5 個標準樣品進行對比，計算平均值、相對誤差等參數(shù)，結(jié)果如表10 和第66 頁表11 所示。

表10 25.0 ℃下標準樣品測試結(jié)果

2.4 加標回收率（見表12～表13）

表12 25.0 ℃下標準溶液加標回收率的測試結(jié)果

表13 18.0 ℃下標準溶液加標回收率的測試結(jié)果

3 結(jié)果討論

3.1 溫度對標準曲線的影響

在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境下分別繪制3 條曲線，可看出，在高溫環(huán)境中，曲線的截距a 值都為正值，b 值較低，整條曲線在坐標圖比較靠上的位置；在低溫環(huán)境中，曲線的a 值都為負值，b 值較高，整條曲線在坐標圖比較靠下的位置。

3.2 溫度對實驗室空白的影響

在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境下，分別做了7 個實驗室空白，結(jié)果見圖1～圖6。在高溫環(huán)境下7 個實驗室空白的吸光度平均值為0.020，標準偏差為0.001；在低溫環(huán)境中7 個實驗室空白的吸光度平均值為0.025，比準偏差為0.001?？煽闯鲈诘蜏丨h(huán)境中實驗室空白的吸光度較高。

圖1 標準曲線（1）（25.0 ℃）

圖2 標準曲線（2）（25.0 ℃）

圖3 標準曲線（3）（24.0 ℃）

圖4 標準曲線（4）（18.0 ℃）

圖5 標準曲線（5）（17 ℃）

圖6 標準曲線（6）（18 ℃）

3.3 溫度對標準樣品測定值的影響

在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境中，對標準值都是2.02mg/L±0.12 mg/L 的標樣進行測定，分別測定5 次。在高溫環(huán)境中，5 次測定值的平均值是2.07 mg/L，實驗結(jié)果高于真值；在低溫環(huán)境中，5 次測定值的平均值是1.96mg/L，實驗結(jié)果低于真值。

3.4 溫度對加標回收率的影響

在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境中，對空白樣品進行加標回收的測定，加標量為5.00 μg。在高溫環(huán)境中，5 次加標回收率的平均值是100%，低溫環(huán)境中，5 次的加標回收率的平均值是92.9%，明顯在高溫環(huán)境中的加標回收率更高。

4 結(jié)語

本文采用納氏試劑分光光度法對水中氨氮進行測定，在不同溫濕度下做同樣的分析操作，對比分析了溫度對標準曲線，實驗室空白，標準樣品，加標回收率的影響；本文的實驗表明在高溫環(huán)境中，曲線的截距a 值都為正值，b 值較低；在低溫環(huán)境中，曲線的a值都為負值，b 值較高；在低溫環(huán)境中實驗室空白的吸光度較高；高溫環(huán)境中，標準樣品實驗結(jié)果高于真值；在低溫環(huán)境中，標準樣品實驗結(jié)果低于真值；在高溫環(huán)境中的加標回收率更高。